CN222070508U - 一种用于金属涂层状态监测的传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于金属涂层状态监测的传感器，该传感器置于涂层的内部或涂层的表面；传感器包括感应元件，感应元件与涂层接触，感应元件用于监测涂层的阻抗值变化。通过采用将传感器置于涂层的内部或涂层的表面，使感应元件直接与涂层接触，进而对涂层阻抗值的变化进行监测。由于涂层较完好时，涂层的阻抗值较大，而涂层被破坏时，阻抗值较小；涂层阻抗值的大小变化由传感器生成相应的变化信号，以得出涂层的完好程度变化情况，从而起到对涂层老化及失效过程的监测作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及防腐蚀技术领域，特别涉及一种用于金属涂层状态监测的传感器。
背景技术
滨海电厂是指建设在海岸线上，靠近海洋的发电厂。滨海电厂所在位置易出现台风、连阴雨、高温、暴雨等特殊天气，致使设备钢结构长期暴露于上述湿度较高环境中，易发生腐蚀；且海风中富含盐雾，钢结构长期受海风吹蚀，加速了腐蚀的扩展。
钢结构或其他设备上一般涂装有涂层，以延长使用寿命。但在一些情况下，水分、化学气体等仍会通过涂层本身侵蚀钢结构。为了避免安全隐患，需要对涂层的老化及失效过程进行监测，将监测数据用于适时对涂层进行维护，或用于评价不同涂层的性能进而发现更优的涂层。基于此，开发一种用于涂层老化监测的传感器至关重要。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种用于金属涂层状态监测的传感器，旨在对涂层老化及失效过程进行监测。
为实现上述目的，本实用新型提出的用于金属涂层状态监测的传感器，所述传感器置于所述涂层的内部或涂层的表面；所述传感器包括感应元件，所述感应元件与所述涂层接触，所述感应元件用于监测涂层的阻抗值变化。
可选地，所述感应元件包括三电极体系，所述三电极体系设于所述传感器的表面；所述三电极体系包括三个电极，三个所述电极与所述涂层接触。
可选地，至少一个所述电极呈丝状设置；和/或，至少一个所述电极弯曲设置。
可选地，三个所述电极由铜或碳制成。
可选地，任意两个所述电极之间设有间距，所述间距小于3mm。
可选地，所述传感器还包括印制电路板，所述感应元件设于所述印制电路板上。
可选地，所述印制电路板由柔性材质制成。
可选地，包括多个所述传感器，多个所述传感器间隔设置在所述涂层的不同区域，以同时监测所述涂层的多个区域。
可选地，包括多个所述传感器和多个不同涂层，多个所述传感器分别置于不同涂层，以比较不同涂层的状态。
可选地，所述传感器与监测系统电连接，以对所述传感器的监测数据进行处理。
本实用新型的技术方案通过采用将传感器置于涂层的内部或涂层的表面，使感应元件直接与涂层接触，进而可以用于监测涂层阻抗值的变化。由于涂层较完好时，涂层的阻抗值较大，而涂层被破坏时，阻抗值较小；涂层阻抗值的大小变化由传感器生成相应的变化信号，以得出涂层的完好程度变化情况，从而起到对涂层老化及失效过程的监测作用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型传感器一实施例中涂层与传感器的关系图。
图2为本实用新型传感器一实施例的感应元件结构示意图。
附图标号说明：
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提出一种用于金属涂层状态监测的传感器。
参照图1，在本实用新型一实施例中，该用于金属涂层状态监测的传感器2置于所述涂层1的内部或涂层1的表面；所述传感器2包括感应元件21，所述感应元件21与所述涂层1接触，所述感应元件21用于监测涂层1的阻抗值变化。通过采用将传感器2置于涂层1的内部或涂层1的表面，使感应元件21直接与涂层1接触，进而可以用于监测涂层1阻抗值的变化。由于涂层1较完好时，涂层1的阻抗值较大，而涂层1被破坏时，阻抗值较小；涂层1阻抗值的大小变化由传感器2生成相应的变化信号，以得出涂层1的完好程度变化情况，从而起到对涂层1老化及失效过程的监测作用。
具体地，如图2，所述感应元件21包括三电极体系，所述三电极体系设于所述传感器2的表面；所述三电极体系包括三个电极211，三个所述电极211与所述涂层1接触。三个电极211分别是参比电极、辅助电极和工作电极，通过三个电极211构建一个电化学电路模型。参比电极用于提供电势参考，辅助电极起到导通电流的作用，工作电极用于监测涂层1的情况。三电极体系可以结合EIS技术（Electrochemical Impedance Spectroscopy，电化学阻抗谱技术）进行涂层1阻抗值变化的监测。即，传感器2通过施加交流信号，测量工作电极和参比电极之间的阻抗。由于涂层1老化或失效发生的变化会改变电极界面的特性，阻抗谱中的特征也将发生变化。通过监测阻抗谱的变化，可以从阻抗谱中提取出一系列与涂层1阻抗值相关的参数，进而将这些数据用于分析涂层1的变化情况。三电极体系也可以结合LPR技术（Linear Polarization Resistance，线性极化技术）进行监测涂层1阻抗值变化。LPR技术是一种基于直流电极极化的测量方法。传感器2施加一个恒定的电流或电压偏置到工作电极，并测量电极电势随时间的变化。根据欧姆定律，电势变化与电流或电压之间的关系可以得到电极211电阻或线性极化电阻的值。该电阻值与涂层1的阻抗值相关，进而可以将这些数据用于分析涂层1的变化情况。在一实施例中，所述传感器2与监测系统电连接，以对所述传感器2的监测数据进行处理。当传感器2与监测系统连接时，可以将传感器2监测到的数据通过监测系统进行可视化，使数据更加直观和易读；此外，监测系统还能对数据进行储存，实现对涂层1的长期监测。
进一步地，至少一个所述电极211呈丝状设置；和/或，至少一个所述电极211弯曲设置。在本实施例中，三个所述电极211均呈丝状设置，三个所述电极211均弯曲设置在传感器2上。这样可以增大电极211与涂层1之间的接触面积，进而提升电化学反应的速率和响应性能，提高电极211的工作性能和效果。
可选地，三个所述电极211由铜或碳制成。铜和碳都是具有优异的电化学性能的电极材料。在本实施例中，三个电极211由铜制成，一方面铜是导电材料符合要求，另一方面，铜制的电极211可以更好地蚀刻到电路板或传感器2基材上。具体地，三个电极211蚀刻在传感器2的表面。在传感器2进行安装时，传感器2可以置于涂层1内部，传感器2中的三个电极211与涂层1直接接触；传感器2也可以置于涂层1的表面，传感器2设有三个电极211的一面与涂层1的表面紧贴。
可选地，任意两个所述电极211之间设有间距，所述间距小于3mm。控制任意两个电极211之间的间距在较小的范围内有利于提高检测的灵敏度，从而提高测量的精度。在本实施例中，优选任意两个电极211之间的间距为1mm.
进一步地，所述传感器2还包括印制电路板，所述感应元件21设于所述印制电路板上。在本实施例中，所述印制电路板由柔性材质制成，使传感器2具有柔性，可以进行弯曲，以适应待监测的涂层1在管道、储罐、以及其他异形构筑物上的情形。
在一实施例中，包括多个所述传感器2，多个所述传感器2间隔设置在所述涂层1的不同区域，以同时监测所述涂层1的多个区域，增大了监测范围和监测密度。进一步地，将多个传感器2按照一定的距离排布在不同的区域，可比对不同区域涂层1的老化及失效情况，进而可以加大对容易老化区域或老化严重区域的重点关注。在另一实施例中，包括多个所述传感器2和多个不同涂层1，多个所述传感器2分别置于不同涂层1，以比较不同涂层1的状态，可以通过比较得出性能较优的涂层1。进一步地，传感器2还能用于新涂料的测试，将新涂料涂装在传感器2设有三个电极211的一侧，再将该涂装了涂料的传感器2贴片置于测试区域，对该涂料监测一定的时间，即可通过监测数据对新涂料进行耐老性能的评价。
此外，本实用新型提出的传感器2结构简单，安装简单，可以进行定制化设计，也可以批量化生产，具有较高的生产价值。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的技术构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种用于金属涂层状态监测的传感器，其特征在于，所述传感器置于所述涂层的内部或所述涂层的表面；所述传感器包括感应元件，所述感应元件与所述涂层接触，所述感应元件用于监测涂层的阻抗值变化；所述感应元件包括三电极体系，所述三电极体系设于所述传感器的表面；所述三电极体系包括三个电极，三个所述电极与所述涂层接触；
至少一个所述电极呈丝状设置；和/或，至少一个所述电极弯曲设置。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，三个所述电极由铜或碳制成。
3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，任意两个所述电极之间设有间距，所述间距小于3mm。
4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括印制电路板，所述感应元件设于所述印制电路板上。
5.如权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述印制电路板由柔性材质制成。
6.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，包括多个所述传感器，多个所述传感器间隔设置在所述涂层的不同区域，以同时监测所述涂层的多个区域。
7.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，包括多个所述传感器和多个不同涂层，多个所述传感器分别置于不同涂层，以比较不同涂层的状态。
8.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器与监测系统电连接，以对所述传感器的监测数据进行处理。
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